基于matlab天线信号调制发射机的影响分析【字数：6510】
摘 要目前通信领域所应用的多天线技术是基于传统的虚拟MIMO技术进行的升级。通讯信号发射和接收都依赖于天线的数量，多天线的应用不仅可以增强信息发射范围和信号接受强度，同时还能有效降低其他同类型波长信号的干扰。本文基于不同类型的信号调制方式，对5GHz多天线发射机，通过仿真软件简单的对结果进行分析，通过对多天线信号机发射机的分析，明确了信号发射机在不同数量接收天线、发射天线之间的关系，在BPSK，QPSK，16QAM，64QAM四种不同调制方式下，进行多天线的发射和接收线信号测试，以及不同收发系统的信道容量对发射机的影响，分析结果可以有效保证发射机设计的合理性，而通过软件仿真，则可以更加直观的分析出测试过程中所得数据趋势变化规律。
目录
引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 研究意义 1
一、 多天线基础原理 1
（一） 单天线系统模型及信道容量 1
（二） 多天线系统模型机信道铜梁 1
（三） 信号调制方式 2
二、 多天线信号调制发射机电路分析 5
（一） 多天线信号调制发射机简介 5
（二） 5GHz多天线发射机的电路分析 5
三、多天线调制对发射机影的响仿真分析 9
（一） MATLAB仿真软件简介 9
（二） 天线数量对多天线调制发射机的影响 9
（三） 调制方式对多天线调制发射机的影响 11
（四） 不同收发系统的信道容量对发射机的影响 13
四、 结论 16
致 谢 17
参考文献 18
引言
研究背景
随着当前互联网技术的不断升级，全球性的通信技术也从原来的2G网络发展到目前的5G通信，在通信技术的发展过程中，多天线信号技术起着重要的推进作用。而当前为了更好的促进通信技术的快速发展，全国各个国家也在建设通信基站，为创建智慧城市提供坚实的基础保障。5G多天线信号所应用的多入多出MIMO （MultipleInputMultipleOutput）无线通信系统在当前的通信领域已经得到了广泛应用，对于今后多天线设备及发射机的应用领域也会越来越广泛 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，因此，本文针对5G多天线信号发射机进行论述，以期待今后的通信技术能够越来越强大。
研究意义
通过对5G多天线信号调制发射机的分析，可以在一定程度上完善发射机的相关研究资料。不同类型的信号调制发方法对发射机的影响，64QAM调制方式对多天线调制的影响最小，误码率得值最高，相对于误差最小的BPSK调制方式，QPSK和16QAM误差率略高；不同数量的天线对发射机的影响，天线数量越多，发射机信号发射过程中误码率就越低；不同收发系统的信道容量对发射机的影响，当发射天线数量大于10根以后，通道信号通道容量将不会随着天线数量的增加发生明显改变。对于今后其他学者对发射机的研究有一定的理论借鉴意义。而对于多天线信号调制与发射机的应用来说，本文的研究具备了一定的社会实践意义。
多天线基础原理
单天线系统模型及信道容量
如图11所示
图11 单天线系统模型
通过简单的平面绘图，传统的单天线通信系统在信号接收和信号发射上，主要是在接收器或发射器设备端口串联上一根天线，然后通过对设备控制，改变信号发射和接收的范围。单天线的通信系统信道容量计算方法如式1：
（式1）
式中B——信道的带宽，S——信号的平均功率，N0——噪声平均功率，——信噪比。
多天线系统模型机信道通量
通过建立简单的二维多天线系统模型，可以通过模型来分析信号发射过程中多天线的发射与接收规律。假设信号发射过程中，有2根天线（1根发射天线，一根接收天线），那么在信号发射端的天线和信号接收端的正反信号接收和发射回路构成的通道即为信道，多天线系统构成的信号通道即信号系统。如图12所示。
图12 多天线系统模型
该系统传输信道响应矩阵为：
（式2）
使用i来表示发送的天线数量，表示对应天线发射的信号，j表示接收信号的天线数量，表示对应的数量接收天线的信道相应，那么，在进行不同数量的接收天线信号计算时，可应用式3进行计数：
（式3）
在式中，代表信道响应值，代表通道产生的噪声频率，其均值皆为0，方差可用代表。
在多天线信号的收发系统中，存在数据流A，A的数值是小于或等于收发天线的数值，根据相关定理计算多天线的信道容量可以表示为式4：
（式4）
其中
信号调制方式
目前在通信系统应用上，常用的信号调制方式主要有四种，分别是二进制相移健控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、6移相键控和正交幅度调制（8PSK/16QAM）。每一种调制方式，都可以在不同数量的天线中进行应用，具体的各类调制方式工作原理如下所示：
二进制相移键控调制的原理图如图13所示：
图13 （a）BPSK调制原理图
图13 （b）BPSK调制原理图
二进制相移键控调制方式主要是通过天线接收和传输数据系带之间的平衡关系，利用基带电平，对载波相位的数值进行不断的转换。二进制相移键控调制方式字应用过程中的抗干扰性能好，同时也可以在多径衰落状态下进行很好的调制。
二进制相移键控的初始相位一般是以0和为基础，二级制的基数为0和1，然后在通过信号时域计算公式进行具体的时域计算，具体计算公式如式5：
: （式5）
其中，是振幅；是载波频率，为常数；是相位，受信号控制而改变，一般定义为：
（式6）
目录
引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 研究意义 1
一、 多天线基础原理 1
（一） 单天线系统模型及信道容量 1
（二） 多天线系统模型机信道铜梁 1
（三） 信号调制方式 2
二、 多天线信号调制发射机电路分析 5
（一） 多天线信号调制发射机简介 5
（二） 5GHz多天线发射机的电路分析 5
三、多天线调制对发射机影的响仿真分析 9
（一） MATLAB仿真软件简介 9
（二） 天线数量对多天线调制发射机的影响 9
（三） 调制方式对多天线调制发射机的影响 11
（四） 不同收发系统的信道容量对发射机的影响 13
四、 结论 16
致 谢 17
参考文献 18
引言
研究背景
随着当前互联网技术的不断升级，全球性的通信技术也从原来的2G网络发展到目前的5G通信，在通信技术的发展过程中，多天线信号技术起着重要的推进作用。而当前为了更好的促进通信技术的快速发展，全国各个国家也在建设通信基站，为创建智慧城市提供坚实的基础保障。5G多天线信号所应用的多入多出MIMO （MultipleInputMultipleOutput）无线通信系统在当前的通信领域已经得到了广泛应用，对于今后多天线设备及发射机的应用领域也会越来越广泛 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，因此，本文针对5G多天线信号发射机进行论述，以期待今后的通信技术能够越来越强大。
研究意义
通过对5G多天线信号调制发射机的分析，可以在一定程度上完善发射机的相关研究资料。不同类型的信号调制发方法对发射机的影响，64QAM调制方式对多天线调制的影响最小，误码率得值最高，相对于误差最小的BPSK调制方式，QPSK和16QAM误差率略高；不同数量的天线对发射机的影响，天线数量越多，发射机信号发射过程中误码率就越低；不同收发系统的信道容量对发射机的影响，当发射天线数量大于10根以后，通道信号通道容量将不会随着天线数量的增加发生明显改变。对于今后其他学者对发射机的研究有一定的理论借鉴意义。而对于多天线信号调制与发射机的应用来说，本文的研究具备了一定的社会实践意义。
多天线基础原理
单天线系统模型及信道容量
如图11所示
图11 单天线系统模型
通过简单的平面绘图，传统的单天线通信系统在信号接收和信号发射上，主要是在接收器或发射器设备端口串联上一根天线，然后通过对设备控制，改变信号发射和接收的范围。单天线的通信系统信道容量计算方法如式1：
（式1）
式中B——信道的带宽，S——信号的平均功率，N0——噪声平均功率，——信噪比。
多天线系统模型机信道通量
通过建立简单的二维多天线系统模型，可以通过模型来分析信号发射过程中多天线的发射与接收规律。假设信号发射过程中，有2根天线（1根发射天线，一根接收天线），那么在信号发射端的天线和信号接收端的正反信号接收和发射回路构成的通道即为信道，多天线系统构成的信号通道即信号系统。如图12所示。
图12 多天线系统模型
该系统传输信道响应矩阵为：
（式2）
使用i来表示发送的天线数量，表示对应天线发射的信号，j表示接收信号的天线数量，表示对应的数量接收天线的信道相应，那么，在进行不同数量的接收天线信号计算时，可应用式3进行计数：
（式3）
在式中，代表信道响应值，代表通道产生的噪声频率，其均值皆为0，方差可用代表。
在多天线信号的收发系统中，存在数据流A，A的数值是小于或等于收发天线的数值，根据相关定理计算多天线的信道容量可以表示为式4：
（式4）
其中
信号调制方式
目前在通信系统应用上，常用的信号调制方式主要有四种，分别是二进制相移健控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、6移相键控和正交幅度调制（8PSK/16QAM）。每一种调制方式，都可以在不同数量的天线中进行应用，具体的各类调制方式工作原理如下所示：
二进制相移键控调制的原理图如图13所示：
图13 （a）BPSK调制原理图
图13 （b）BPSK调制原理图
二进制相移键控调制方式主要是通过天线接收和传输数据系带之间的平衡关系，利用基带电平，对载波相位的数值进行不断的转换。二进制相移键控调制方式字应用过程中的抗干扰性能好，同时也可以在多径衰落状态下进行很好的调制。
二进制相移键控的初始相位一般是以0和为基础，二级制的基数为0和1，然后在通过信号时域计算公式进行具体的时域计算，具体计算公式如式5：
: （式5）
其中，是振幅；是载波频率，为常数；是相位，受信号控制而改变，一般定义为：
（式6）
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